超臨界メタノールによる植物油からの新規なバイオディーゼル燃料の創製

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13556058
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 坂 志朗 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50205697)
• 研究分担者: 中薗 豊 (株)ロンフォード, 研究開発部, 常務取締役
• キーワード: 超臨界メタノール / バイオディーゼル燃料 / 油脂 / エステル交換反応 / 加水分解反応 / エステル反応 / 脂肪酸 / 脂肪酸メチルエステル

研究概要

現在、商用的なバイオディーゼル燃料の製造にはアルカリ触媒法が用いられているが、複雑な精製プロセスを要し、廃油脂類には適用できない等の問題があった。そこで当研究室では、超臨界メタノール法(以下、従来法)による無触媒でのバイオディーゼル燃料製造技術を開発した。この方法では、水や遊離脂肪酸を多く含む廃油脂類を高効率でバイオディーゼル燃料に変換でき、アルカリ触媒法における種々の課題を克服した。しかし、350℃、20MPa以上という高温・高圧での処理が要求され、反応器にハステロイ合金等の高価な材料を要するなどの課題が残された。
そこで本年度には、より穏やかな処理条件でのバイオディーゼル燃料の製造を実現するため、亜臨界水による油脂の加水分解と、超臨界メタノールによる脂肪酸のエステル化反応を組み合わせた二段階超臨界メタノール法(以下、二段階法)を開発した。
研究の結果、従来法では300℃以下の温度においてエステル交換反応の反応速度が急激に減少するが、二段階法では加水分解及びエステル化反応のいずれについても、300℃以下での反応速度の急激な減少は観察されなかった。このように、300℃以下の温度では、従来法よりも二段階法の方が反応速度が大きいことが判明し、その結果として、二段階法では270℃、5MPa以下の反応条件でも高いエステル収率が実現された。
さらに、二段階法では副生成物のグリセリンを加水分解後に分離できるため、従来法では0.39wt%であった全グリセリン量が二段階法では0.15wt%まで低減され、米国やEUでの規格を満たす、より高品位なバイオディーゼル燃料の製造が可能となった。

研究成果

• [文献書誌] Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Effects of Water on Biodiesel Fuel Production by Supercritical Methanol Treatment"Bioresource Technology. 91. 289-295 (2004)
• [文献書誌] Yuichiro Warabi, Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Reactivity of Triglycerides and Fatty Acids of Rapeseed Oil in Supercritical Alcohols"Bioresource Technology. 91. 283-287 (2004)
• [文献書誌] Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Two-Step Preparation for A Catalyst-Free Biodiesel Production ; Hydrolysis and Methyl Esterification"Applied Biochemistry and Biotechnology. (in press).
• [文献書誌] Yuichiro Warabi, Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Biodiesel Fuel from Vegetable Oil by Various Supercritical Alcohols"Applied Biochemistry and Biotechnology. (in press).
• [文献書誌] Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Catalytic Effect of Metal Reactor in Transesterification of Vegetable Oil"JAOCS. 81. 103-104 (2004)
• [文献書誌] Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Two-Step Preparation for A Catalyst-Free Biodiesel Production ; Hydrolysis and Methyl Esterification"Abstracts of 25^<th> Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals. Breckenridge, Colorado, May 4-7. 121 (2003)
• [文献書誌] Yuichiro Warabi, Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "Biodiesel Fuel from Vegetable Oil by Various Supercritical Alcohols"Abstracts of 25^<th> Symposium on Biotechnology for Fuels and Chemicals. Breckenridge, Colorado, May 4-7. 122 (2003)
• [文献書誌] Atsuhiro Tabe, Dadan Kusdiana, Eiji Minami, Shiro Saka: "Kinetics in Transesterification of Rapeseed Oil by Supercritical Methanol Treatment"Proceeding of Kyoto University 21COE 2nd Symposium on Bioenergy, Kyoto, October 22. 43-51 (2003)
• [文献書誌] Dadan Kusdiana, Shiro Saka: "New Process for Biodiesel Production via Hydrolysis and Subsequent Methyl Esterification"Proceeding of Kyoto University 21COE 2nd Symposium on Bioenergy, Kyoto, October 22. 34-42 (2003)
• [文献書誌] 坂志朗, ダダン クスディアナ: "Jasco Report超臨界最新技術特集 第7号"日本分光. 5 (2003)
• [文献書誌] 坂志朗, ダダン クスディアナ: "バイオエネルギー技術と応用展開"シーエムシー出版. 10 (2003)